JP6716972B2 - ステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステアリング装置に関する。

従来、電動モータにより、ラック軸（ラックシャフト）の軸方向推力を発生させて、ラックシャフトの作動を補助する自動車用のステアリング装置がある（特許文献１参照）。特許文献１に示すステアリング装置では、ラックシャフトの外周面に転動体ネジ部（ボールネジ部）が形成されている。そして、転動体ネジ部の溝に係合される同一径で形成された複数の転動体（ボール）を介して転動体ナット（ボールナット）が転動体ネジ部に螺合しボールネジ機構が構成されている。当該ボールネジ機構では、電動モータの回転力によって転動体ナットがラックシャフト周りで回転される。これにより、回転する転動体ナットが複数の転動体を介してラックシャフトを軸線方向に移動させる。

なお、特許文献１に記載のボールネジ機構では、転動体ネジ部の溝内に整列して収容される複数の転動体は、溝内で隣接する転動体同士の間が所定の隙間を有して整列可能となるよう径及び個数が設定されている。このため、転動体ナットが、螺合する転動体ネジ部に対して軸線周りに相対回転されると、転動体ナット側の溝の溝面と転動体ネジ部側の溝の溝面とにそれぞれ当接した複数の転動体は、隣接する転動体との間で相互に当接することなく、各溝内の面をそれぞれ等速かつ同方向に転動され、転動体ナットと転動体ネジ部とを低抵抗でスムーズに相対回転させることができる。

特開２０１４−７７４５９号公報

しかしながら、上記のステアリング装置では、例えば、ドライバーがステアリングホイールを左右に小刻みに作動させるようなモードの運転を繰り返すと、転動体ネジ部（ボールネジ部）、及び転動体ナット（ボールナット）の溝内では、それぞれ所定の隙間を有して整列していた複数の転動体（ボール）のうちの所定の部分の転動体間の隙間が詰まり、隣接する転動体同士が当接する、所謂、玉寄せ状態となる場合がある。このような状態において、隣接する各転動体が、転動体ネジ部と転動体ナットとの相対回転に応じ、それぞれ同じ方向に回転しようとすると、各転動体同士の当接部では逆方向の移動（回転）が生じる。このため、各転動体は、当接する相手転動体の回転を妨げることになる。

これにより、ラックシャフトを軸方向に作動させるために必要な力が大きくなり、ドライバーにはステアリングの作動が重くなったと感じさせる場合がある。また、転動体ナットを回転させ、転動体及び転動体ネジ部を介してラックシャフトを軸線方向に移動させる電動モータにとっても、負荷が上昇し消費電力が増大する等の虞がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされた発明であり、ボールネジ機構が有する転動体ネジ部及び転動体ナットの各溝内において、整列する各転動体間の隙間が詰まり隣接する転動体同士が当接する状態に至っても、転動体ネジ部と転動体ナットとの間の相対回転がスムーズに行えるとともに、耐久性も備えるステアリング装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係るステアリング装置は、ステアリングシャフトと、ハウジングに軸線方向に摺動可能に支承されており、前記ステアリングシャフトの舵角に応じラックアンドピニオン機構を介して前記軸線方向に往復移動し転舵輪を転舵させる転舵軸と、前記転舵軸の外周面に第一ネジ溝が形成される転動体ネジ部、前記第一ネジ溝に対応する第二ネジ溝が内周面に形成される転動体ナット、前記第一ネジ溝と前記第二ネジ溝との間に形成される螺旋軌道の両端に接続され前記螺旋軌道とともにひとつながりの循環路を形成する連結通路を備える連結部材、及び前記循環路内に整列して収容される複数の転動体を備えるボールネジ機構と、前記ハウジングに固定されており、前記転動体ナットを前記転舵軸の前記軸線周りに回転作動させるモータと、を備えるステアリング装置であって、前記複数の転動体は、大径転動体と、前記大径転動体よりも径が所定径差小さく前記大径転動体の間に配置される小径転動体と、を備え、前記所定径差は、前記第一ネジ溝と前記第二ネジ溝との間で伝達する動力の大きさが所定値以下である場合に、前記螺旋軌道では前記大径転動体のみが前記第一ネジ溝と前記第二ネジ溝との間の前記動力の伝達を行なうように、且つ前記第一ネジ溝と前記第二ネジ溝との間で伝達する前記動力の大きさが前記所定値を超えた場合には、前記螺旋軌道では、前記大径転動体及び前記小径転動体の両者が、前記第一ネジ溝と前記第二ネジ溝との間の前記動力の伝達を行なうように設定され、前記大径転動体のみが動力伝達を行なうのは、前記転舵輪が所定の周速度で回転する状態において前記ステアリングシャフトが車両の直進状態に対応する舵角０ｄｅｇを中心に所定の舵角以下で操舵された場合であり、前記大径転動体及び前記小径転動体が動力伝達を行なうのは、前記転舵輪が前記所定の周速度で回転する状態において前記ステアリングシャフトが前記所定の舵角を超えて操舵された場合であって、前記所定の舵角は、±４０ｄｅｇであり、前記転舵輪の前記回転による前記所定の周速度は、車両の車速８０ｋｍ／ｈに対応した周速度、又は前記車両の車速８０ｋｍ／ｈを超える所定の車速に対応した周速度である。

このように、ボールネジ機構の螺旋軌道内には、大径転動体と小径転動体とが配置され、小径転動体は大径転動体の間に配置される。これにより、例えば、ドライバーがステアリングホイールを左右に小刻みに作動させることで転動体に玉寄せが発生し、螺旋軌道内で整列する複数の転動体同士の間の隙間が詰まって転動体同士が当接しても、当接した転動体同士の間に生じる摩擦力の大きさを、転動体が全て大径転動体で構成されるとした場合に生じる大径転動体同士の摩擦力の大きさと比較して、小さくすることができる。

つまり、螺旋軌道内には、大径転動体よりも径が所定径差だけ小さく、螺旋軌道からの拘束を受けずに回転が可能な小径転動体が大径転動体の間に配置されている。このため、少なくとも大径転動体と小径転動体とが当接する部分において小径転動体は、大径転動体の回転に伴い、大径転動体の回転方向と逆の回転方向に回転できる。従って、大径転動体と小径転動体との当接部分では両者の相対移動に伴う摩擦は生じにくい。

このような構成において、螺旋軌道を構成する第一ネジ溝と第二ネジ溝との間で伝達される動力が所定値以下の場合には、上記で説明した小径転動体が回転できる状態が維持される。つまり、大径転動体のみが、第一ネジ溝、及び第二ネジ溝と当接し、第一ネジ溝と第二ネジ溝との間で動力伝達を行なう。これにより、当接する大径転動体の回転を妨げることなく、延いてはボールネジ部とボールナットとの間の相対回転をスムーズなものとすることができる。

また、螺旋軌道を構成する第一ネジ溝と第二ネジ溝との間で所定値を超える大きな動力伝達を行なう必要がある場合には、第一ネジ溝、第二ネジ溝、及び第一ネジ溝と第二ネジ溝とに当接する大径転動体のうち少なくとも一つの部材の弾性変形によって、第一ネジ溝と第二ネジ溝との間の間隔が狭まる。これにより、螺旋軌道では、第一ネジ溝と第二ネジ溝とが小径転動体に当接し、大径転動体及び小径転動体の両者によって、第一ネジ溝と第二ネジ溝との間の動力伝達を行なうことができるので、転動体の耐久性が向上する。

本発明に係る電動パワーステアリング装置を示す概略図である。 実施形態に係る図１の操舵補助機構の部分の拡大断面図である。 図２の一部拡大図である。 螺旋軌道と大径ボールとの関係を説明する図である。 循環路の模式図である。 転動体ナット及びデフレクタを説明する図である。 転動体ナットの上面図である。 図７の８−８矢視断面図である。 図４の９−９矢視部分断面図であり、螺旋軌道内に配置された転動体を説明する図である。 従来技術の構成に基づき玉寄せを説明する図である。 従来技術の構成において玉寄せが発生した場合における転動体の作用について説明する図である。 本実施形態において玉寄せが発生した場合における転動体の作用について説明する図である。 本実施形態において、大径転動体と小径転動体の両者によって動力を伝達する際の螺旋軌道について説明する図である。 ステアリングホイールの操舵荷重と、操舵角度との関係を示すグラフである。

＜第一実施形態＞
（１．概要）
以下、本発明のステアリング装置の具体的な実施形態について図面を参照しつつ説明する。ステアリング装置の一例として、車両用の電動パワーステアリング装置について説明する。電動パワーステアリング装置は、操舵補助力によって操舵力を補助するステアリング装置である。

なお、本発明のステアリング装置は、電動パワーステアリング装置の他に、４輪操舵装置、後輪操舵装置、ステアバイワイヤ装置などに適用できる。図１に示すように、電動パワーステアリング装置Ｓ１は、操舵機構１０、転舵機構２０、操舵補助機構３０、及びトルク検出装置４０を有する。

（２．電動パワーステアリング装置の構成）
図１に示すように、操舵機構１０は、ステアリングホイール１１、及びステアリングシャフト１２を備える。ステアリングホイール１１は、ステアリングシャフト１２の端部に固定される。ステアリングシャフト１２は、転舵輪２６，２６を転舵するために、ステアリングホイール１１に加えられる操舵荷重Ｑ（操舵トルク）を伝達する。このため、第一実施形態において、ステアリングホイール１１とステアリングシャフト１２とは、一体的に回転し、ステアリングホイール１１の操舵角（舵角）とステアリングシャフト１２の軸線周りの回転角とは同じ大きさであるものとする。

ステアリングシャフト１２は、コラム軸１３、中間軸１４、及びピニオン軸１５を連結して構成される。ピニオン軸１５は、入力シャフト１５ａ、出力シャフト１５ｂ、及びトーションバー１５ｃを有する。入力シャフト１５ａの入力側部分には、中間軸１４の出力側部分が接続され、出力シャフト１５ｂの出力側部分には、ピニオン歯１５ｄが形成される。

転舵機構２０は、本発明に係るラックシャフト２１（転舵軸）、及び略円筒状に形成されたハウジング２２を有する。ラックシャフト２１は、ステアリングホイール１１（ステアリングシャフト１２）の操舵角度（舵角に相当）に応じて軸線方向に往復移動し、車両の転舵輪２６，２６を転舵させる。ラックシャフト２１は、軸線方向に沿って直線往復移動可能にハウジング２２に収容されて支持される。

以下の説明において、このラックシャフト２１の軸線方向に沿った方向を単に「Ａ軸方向（図１参照）」とも称する。ハウジング２２は、第一ハウジング２２ａと、第一ハウジング２２ａのＡ軸方向一端側（図１中、左側）に固定された第二ハウジング２２ｂとを備える。

ピニオン軸１５は、第一ハウジング２２ａ内において回転可能に支持される。ラックシャフト２１には、ラック歯２１ａが形成され、ラック歯２１ａ及びピニオン歯１５ｄは、互いに噛合されて、ラックアンドピニオン機構を構成する。

ラックシャフト２１は、両端部にジョイント２７，２８を有する。ジョイント２７，２８の両端部には、タイロッド２４，２４が連結されており、タイロッド２４，２４の先端は、転舵輪２６，２６が組み付けられた図示しないナックルに連結される。

これにより、ステアリングホイール１１が操舵されると、その操舵荷重Ｑ（操舵トルク）が、ステアリングシャフト１２に伝達されピニオン軸１５が回転される。ピニオン軸１５の回転は、ピニオン歯１５ｄ及びラック歯２１ａによって、ラックシャフト２１の直線往復移動に変換される。そして、このＡ軸方向に沿った移動がタイロッド２４，２４を介してナックル（図略）に伝達されることにより、転舵輪２６，２６が転舵され、車両の進行方向が変更される。なお、上述した操舵荷重Ｑは、主に、ステアリングホイール１１の操舵角度θと、そのときの車両の車速Ｖとに応じて転舵輪２６，２６が路面から受ける抵抗力の大きさである。また、車両の車速Ｖは、回転する転舵輪２６，２６の周速度に等しい。

ハウジング２２の両端には、樹脂製で、ジョイント２７，２８とタイロッド２４，２４とのジョイント部分を覆い、Ａ軸方向に伸縮可能な筒状の蛇腹部を有するブーツ２５，２５の一端部が固定される。ブーツ２５，２５の他端部はタイロッド２４，２４に固定され、ハウジング２２の内部を含む転舵機構２０の収容空間の気密性がブーツ２５，２５によって保たれる。

操舵補助機構３０は、トルク検出装置４０の出力に基づいて制御されるモータＭを駆動源として操舵機構１０に操舵補助力を付与する機構である。操舵補助機構３０は、第一ハウジング２２ａ、第二ハウジング２２ｂ、第三ハウジング３１、ＭＣＵ（モータコントロールユニット）、回転軸３２、ボールネジ機構３３、及びベルト伝達機構３５を備える。

図１に示すように、操舵補助機構３０では、制御部ＥＣＵとモータＭを一体化したＭＣＵが、ラックシャフト２１よりも下側（重力方向下方）に配置される。このように、第一実施形態の電動パワーステアリング装置Ｓ１は、所謂、ラックパラレル型の電動ステアリング装置として構成され、車両前方のエンジンルーム内（車室外）に配置される。

図１、図２に示すように、操舵補助機構３０は、モータＭの回転トルクを、上述したベルト伝達機構３５を介してボールネジ機構３３に伝達する。そして、ボールネジ機構３３で、回転トルクをラックシャフト２１の直線往復動の移動力に変換し、操舵機構１０に操舵補助力を付与する。

操舵補助機構３０を構成する第一ハウジング２２ａは、図２に示すように、円筒状の第１筒状部２２１と、第１筒状部２２１の第二ハウジング２２ｂ側に形成された第一操舵補助用ハウジング２２２と、を有する。第１筒状部２２１は、主にラックシャフト２１を収容するハウジング部分である。

第一操舵補助用ハウジング２２２は、主に操舵補助機構３０に係る装置を収容する部分であり、第１筒状部２２１よりも大径の筒状であって、下側に膨出した形状に形成される。第一操舵補助用ハウジング２２２における下側に膨出した部分の端面には、ラックシャフト２１のＡ軸方向に貫通した開口部２２２ａが形成される。

第二ハウジング２２ｂは、円筒状の第二筒状部２３１と、第二筒状部２３１の第一ハウジング２２ａ側に形成された第二操舵補助用ハウジング２３２とを有する。第二筒状部２３１は主にラックシャフト２１を収容するハウジング部分である。第二操舵補助用ハウジング２３２は、主に第一操舵補助用ハウジング２２２と共に操舵補助機構３０に係る装置を収容する部分であり、第二筒状部２３１よりも大径で円筒状に形成される。

第三ハウジング３１は、第一操舵補助用ハウジング２２２の膨出端面２２３に、プレート３６を介して固定される。第一操舵補助用ハウジング２２２の膨出端面２２３に対向する第三ハウジング３１の面は、開口３１１を有する。開口３１１は、プレート３６によって塞がれる。また、プレート３６には、モータＭの出力シャフト３２ｂをＡ軸方向に挿通する貫通孔が形成される。

モータＭを含むＭＣＵ（モータコントロールユニット）は、第三ハウジング３１内に収容される。つまり、ＭＣＵは、ラックシャフト２１と離間してハウジング２２に取り付けられ、モータＭの出力シャフト３２ｂがハウジング２２内に延在するよう配置される。詳細には、図２に示すように、出力シャフト３２ｂの軸線が、ラックシャフト２１の軸線と平行となるように、出力シャフト３２ｂがハウジング２２の第二ハウジング２２ｂ内に延在して設けられる。ＭＣＵは、モータＭ、並びに、モータＭを駆動するための制御部ＥＣＵ等を備える。

回転軸３２は、モータＭの出力軸であり、操舵補助力を伝達する。回転軸３２は、出力シャフト３２ｂと、出力シャフト３２ｂの外周側に配置される駆動プーリ３２ａ（ベルト伝達機構３５を構成する）と、を備える。出力シャフト３２ｂは、プレート３６の貫通孔に、軸受３１３を介して回転可能に支持される。駆動プーリ３２ａは、出力シャフト３２ｂの外周面のうちＡ軸方向において第三ハウジング３１の外部に位置する部位に配置され、第一操舵補助用ハウジング２２２内に収容される。

ベルト伝達機構３５は、前述した駆動プーリ３２ａ、歯付きベルト３５ａ、及び従動プーリ３４によって構成される。駆動プーリ３２ａ、及び従動プーリ３４は、それぞれ外歯を備える歯付きのプーリである。ベルト伝達機構３５は、歯付きベルト３５ａを介して駆動プーリ３２ａと従動プーリ３４との間で、モータＭが発生させる駆動力（回転駆動力又は回転トルク）を伝達する機構である。駆動プーリ３２ａは、出力シャフト３２ｂの外周側に出力シャフト３２ｂと一体回転可能に設けられる。

歯付きの従動プーリ３４は、ボールナット３３ａの外周に、ボールナット３３ａと一体回転可能に固定される。歯付きベルト３５ａは、内歯を内周側に複数有する円環状のゴムベルトであり、従動プーリ３４の外周と駆動プーリ３２ａの外周との間に、各外周に設けられた各歯と噛合した状態で掛け渡され、歯付きの駆動プーリ３２ａの回転駆動力（駆動力）を歯付きの従動プーリ３４に伝達する。

上記の構成により、操舵補助機構３０は、ステアリングホイール１１の回転操作に応じてモータＭを駆動し、出力シャフト３２ｂ及び駆動プーリ３２ａを回転させる。駆動プーリ３２ａの回転は、歯付きベルト３５ａを介して従動プーリ３４に伝達される。従動プーリ３４が回転することにより、従動プーリ３４に一体的に設けられるボールナット３３ａが回転する。そして、ボールナット３３ａが回転することにより、後に詳述するボールネジ機構３３が有する複数のボール３８（主に大径ボール３８ａ）を介してラックシャフト２１の軸線方向への操舵補助力（動力）がラックシャフト２１に伝達される。

トルク検出装置４０は、ピニオン軸１５の周囲にあるハウジング２２の取付開口部２２ｃに固定される。トルク検出装置４０は、トーションバー１５ｃの捩れ量を検出し、捩れ量に応じた信号を制御部ＥＣＵに出力する。ここでいう、トーションバー１５ｃとは、入力シャフト１５ａのトルクと出力シャフト１５ｂのトルクとの差に応じて捩れる特性を有する部材である。制御部ＥＣＵは、トルク検出装置４０の出力信号に基づいて、操舵補助トルクを決定し、モータＭの出力を制御する。

制御部ＥＣＵは、予め記憶された中立情報及び走行状態に基づく学習制御によりステアリングセンタを決定する。なお、中立情報は、ステアリングセンタに対応するモータＭが有する角度センサの位置（電気角）情報であり、車両組立時に測定され、制御部ＥＣＵ内の不揮発性メモリに記憶される。

（３．ボールネジ機構）
（３−１．ボールネジ機構の構成）
本発明に係るボールネジ機構３３について詳細に説明する。前述したように、ボールネジ機構３３は、ベルト伝達機構３５を介して伝達されたモータＭの回転トルクを、ラックシャフト２１の直線往復動の移動力に変換することで操舵機構１０に操舵補助力を付与する機構である。

図２、図３に示すように、ボールネジ機構３３は、ボールネジ部２１ｂ（転動体ネジ部に相当）と、前述したボールナット３３ａ（転動体ナットに相当）と、連結部材３７と、複数のボール３８（転動体に相当）と、を備える。複数のボール３８は、複数の大径ボール３８ａ（大径転動体に相当）及び大径ボール３８ａより所定径差αだけ直径の小さな複数の小径ボール３８ｂ（小径転動体に相当）で構成されるボール群である。

ボールネジ部２１ｂは、図１に示すラックシャフト２１の外周面に、Ａ軸方向に沿った一定範囲に亘って形成される（図１中、左側）。ボールネジ部２１ｂには、第一ネジ溝２１ｂ１が形成される。第一ネジ溝２１ｂ１は、ラックシャフト２１の外周面に所定のリード（ピッチ）で形成された螺旋状の溝である。

ボールナット３３ａ（転動体ナット）は、ボールネジ部２１ｂの外周側に配置される円筒状部材である。ボールナット３３ａは、内周面に第二ネジ溝３３ａ１を備える。第二ネジ溝３３ａ１は、ボールネジ部２１ｂの第一ネジ溝２１ｂ１に対応する溝である。第二ネジ溝３３ａ１は、ボールネジ部２１ｂの第一ネジ溝２１ｂ１と対向して形成され、第一ネジ溝２１ｂ１のリード（ピッチ）と同じリードで形成された螺旋状の溝である。

そして、第一ネジ溝２１ｂ１と、第二ネジ溝３３ａ１とによって、螺旋軌道３９が形成される。詳細には、第一ネジ溝２１ｂ１の溝面及び第二ネジ溝３３ａ１の溝面と各溝面の間の空間とによって複数のボール３８（転動体）が収容される螺旋軌道３９が形成される（図５の模式図参照）。

螺旋軌道３９の第一ネジ溝２１ｂ１、及び第一ネジ溝２１ｂ１に対向する第二ネジ溝３３ａ１は、図４に示すように形成される。本実施形態においては、第一ネジ溝２１ｂ１及び第二ネジ溝３３ａ１は、ともに公知の単一Ｒで形成されるものとして説明する。ただし、第一ネジ溝２１ｂ１及び第二ネジ溝３３ａ１の溝形状は、単一Ｒ形状に限らず、公知の単ゴシックアーチ形状等で形成されたものであってもよい。

ボールナット３３ａ（転動体ナット）とラックシャフト２１とが相対回転するボールネジ回転時においては、ボール３８のうち、直径の大きな大径ボール３８ａが、図４に示すように、第二ネジ溝３３ａ１（ボールナット３３ａ）の溝面上の点ｑ、及び第一ネジ溝２１ｂ１（ボールネジ部２１ｂ）の溝面上の点ｐとそれぞれ接触する。そして、ボールネジ回転時において、大径ボール３８ａを介して第二ネジ溝３３ａ１（ボールナット３３ａ）と第一ネジ溝２１ｂ１（ラックシャフト２１）との間で動力Ｐ（図略）が伝達される。

また、図５の模式図に示すように、螺旋軌道３９は、一条螺旋通路ａ，ｂが、例えば、軸線周りに２回巻回して形成される一条旋通路の集合体である。一条螺旋通路ａ，ｂは、それぞれラックシャフト２１の軸線周りに一回転（３６０度）以内で螺旋状に回転して形成される螺旋通路であるものとする。つまり、螺旋軌道３９は、一条螺旋通路が軸線周りに複数回巻回して形成される螺旋軌道であり、このような一条螺旋通路の集合体を本実施形態では多列の螺旋軌道と称す。

なお、螺旋軌道３９は、一回転する一条螺旋通路ａ，ｂのみによって形成されるだけではなく、一条螺旋通路ａ、ｂの軸線方向外側には、端部にＡ端及びＢ端をそれぞれ備える一回転（３６０度）に満たない一条螺旋通路ａ´、ｂ´がそれぞれ設けられる。また、一条螺旋通路は、ａ，ｂのように２回の巻回に限らず何回巻回してもよい。

本実施形態において、連結部材３７は、前述したボールナット３３ａとデフレクタ３３ｂとを備える。連結部材３７は、螺旋軌道３９の両端（例えば、図５におけるＡ端、及びＢ端）に接続され螺旋軌道３９とともにひとつながりの循環路５０（図３、図５参照）を形成する連結通路５１を備える。連結通路５１は、ボールナット３３ａ内、及びデフレクタ３３ｂ内に形成される複数のボール３８の通路である。

図６に示すように、ボールナット３３ａの軸方向の一端部には、フランジ部３３ａ２が形成される。また、ボールナット３３ａには、その外周面３３ａ３から内周面の第二ネジ溝３３ａ１に貫通する長孔状の一対の取付孔３３ａ４、３３ａ５が形成される。

一対の取付孔３３ａ４、３３ａ５は、螺旋軌道３９の、例えば２列の一条螺旋通路ａ，ｂを跨ぐようにボールナット３３ａの軸方向に離間して配置される。一対の取付孔３３ａ４、３３ａ５には、デフレクタ３３ｂ、３３ｂがそれぞれ圧入される。また、ボールナット３３ａの外周面３３ａ３には、一対の取付孔３３ａ４、３３ａ５を連通する連通溝３３ａ６が形成される。

図７及び図８に示すように、連通溝３３ａ６は、ボールナット３３ａの外周面３３ａ３に開口する開口部３３ａ７を有する断面Ｃ字状の溝からなる。図８に示すように、連通溝３３ａ６の直径Ｄ２は、ボール３８のうち大径の大径ボール３８ａ（大径転動体）の直径Ｄ１よりも若干大きい。また、連通溝３３ａ６の開口部３３ａ７の幅Ｗは、大径ボール３８ａの直径Ｄ１よりも小さい。

また、図３に示すように、各デフレクタ３３ｂには、螺旋軌道３９の両端であるＡ端，Ｂ端と連通溝３３ａ６とを連結する貫通孔３３ｂ１が形成される。デフレクタ３３ｂは、螺旋軌道３９の一端（Ａ端、又はＢ端）から掬い上げたボール３８（大径ボール３８ａ，又は小径ボール３８ｂ）を、貫通孔３３ｂ１を介して連通溝３３ａ６に導く機能を有する。また、デフレクタ３３ｂは、連通溝３３ａ６内のボール３８を、貫通孔３３ｂ１を介して、螺旋軌道３９の他端（Ｂ端、又はＡ端）に排出する機能を有する。

このように、各デフレクタ３３ｂの貫通孔３３ｂ１、及びボールナット３３ａの連通溝３３ａ６により、螺旋軌道３９のＡ端、Ｂ端間を短絡する連結通路５１が構成される（図３、図５参照）。これにより、循環路５０内に配置されるボール３８は、連結通路５１を介して螺旋軌道３９とひとつながりとなった循環路５０を無限循環可能である。

このように、多列の螺旋軌道３９と一本の連結通路５１とによって形成される循環路５０を本実施形態では多列一循環路と称す。なお、連結通路５１内において、全てのボール３８は、自由に移動可能である。しかし、ボール３８は、連結通路５１内を、自ら転動して移動できず、螺旋軌道３９の一端から掬い上げられたボール３８（大径ボール３８ａ，又は小径ボール３８ｂ）の付勢により押されることで連結通路５１内での移動が可能となる。

前述したように、複数のボール３８は、複数の大径ボール３８ａ、及び複数の小径ボール３８ｂで構成されるボール群である。図９の模式図に示すように、本実施形態においては、大径ボール３８ａ及び小径ボール３８ｂは、循環路５０内において、一個ずつ交互に整列して配置される。大径ボール３８ａの直径と、小径ボール３８ｂの直径との間には、所定量の径差である所定径差αが設けられる。大径ボール３８ａと、小径ボール３８ｂとの直径の所定径差αは、概ね、数μｍ〜十数μｍ程度である。大径ボール３８ａ、及び小径ボール３８ｂは、例えば、ステンレス軸受鋼等の鉄系材料によって形成される。

（３−２．所定径差αについて）
ここで、大径ボール３８ａの直径と、小径ボール３８ｂの直径との間に所定径差αを設ける理由について説明する。このため、ボールネジ機構に配置されるボールに直径の径差がない図１０に示す従来技術の場合を例に挙げて説明する。従来技術のように、ボールネジ機構に配置されるボールＢが全て同径のボールＢのみで形成された場合において、複数のボールＢに図１０に示すような公知の玉寄せが生じる場合について考える。

なお、玉寄せとは、ステアリングホイールを、例えば±５〜２０ｄｅｇ程度の範囲で小刻みに左右に操舵させることによって、螺旋軌道内の複数のボールＢが、相互に接近し、やがて当接する公知の現象である（図１０の左側３個参照）。玉寄せは公知の現象であるので詳細な説明については省略する。

ボールネジ機構の複数のボールＢに、このような玉寄せが生じた状態で、図１１に示すように、ドライバーがステアリングホイールを操舵し、例えばラックシャフトＲＳ（転動体ネジ部）が図１１において左方向（図１１中、ＲＳ内の矢印参照）に移動するものとする。これにより、螺旋軌道ＲＫ内において当接した複数のボールＢは、ラックシャフトＲＳ（転動体ネジ部）とボールナットＢＮ（転動体ナット）との相対回転方向に応じてそれぞれ同じ方向に回転する（図１１のボールＢ内の矢印参照）。

このため、図１１に示すように、各ボールＢ同士の当接部Ｔ１では、相互に逆方向の移動（回転）Ｍ１，Ｍ２が生じ、各ボールＢは、当接する相手ボールＢの回転を相互に妨げるとともに摩耗が生じる。これにより、ラックシャフトＲＳを軸方向に作動させるために必要なステアリングホイールの操舵力が大きくなり、ドライバーが、ステアリングホイールの操舵荷重Ｑが上昇し重くなったと感じる場合がある。以後、このように玉寄せによって操舵荷重Ｑが上昇し重くなることを、操舵荷重変動と称す。

これに対して、本発明では、車両の運転中において、ボールネジ機構３３において上記のような玉寄せが生じても、所定の操舵角度（舵角）θ１内においては、操舵荷重変動を生じにくくさせるよう、図９に示すように、循環路５０内に大径ボール３８ａと、大径ボール３８ａより所定径差αだけ小径の小径ボール３８ｂとを交互に整列して配置することとする。

このようにボール３８が配置された状態で、ボールネジ機構３３のボール３８に玉寄せが生じると、図１２に示すように、各大径ボール３８ａは、第一ネジ溝２１ｂ１（ラックシャフト２１）と、第二ネジ溝３３ａ１（ボールナット３３ａ）との間で、ラックシャフト２１とボールナット３３ａとの相対移動の方向に応じて、従来技術と同様に、同方向に転動される。

しかし、このとき、大径ボール３８ａの間に配置される小径ボール３８ｂの直径は、大径ボール３８ａの直径に対して所定径差αを有している。このため、玉寄せ状態においては、隣接する大径ボール３８ａとは当接するが、ラックシャフト２１（第一ネジ溝２１ｂ１）及びボールナット３３ａ（第二ネジ溝３３ａ１）には当接せず両者の間に挟持されない。これにより、第一ネジ溝２１ｂ１及び第二ネジ溝３３ａ１に拘束されない。

従って、ボールネジ回転時において、小径ボール３８ｂは、隣接する両側の大径ボール３８ａと当接しながら、大径ボール３８ａの回転方向とは逆向きに回転される。つまり、図１２に示すように、小径ボール３８ｂと大径ボール３８ａとの当接部Ｔ２、Ｔ３では、大径ボール３８ａ及び小径ボール３８ｂが、ともに同方向であるＭ３方向又はＭ４方向に向かって一緒に移動するので、相互に回転を妨げることはない。従って、当接部Ｔ２、Ｔ３においては、摩耗も生じない。よって、ステアリングホイール１１の操舵荷重Ｑが上昇し重くなることはなく、スムーズなステアリングホイール１１の操舵ができる。

しかしながら、このとき、小径ボール３８ｂは、上述したように、第一ネジ溝２１ｂ１及び第二ネジ溝３３ａ１に接触していない。このため、第一ネジ溝２１ｂ１（ラックシャフト２１）と、第二ネジ溝３３ａ１（ボールナット３３ａ）との間で動力Ｐを伝達するのは、大径ボール３８ａのみである。

つまり、全てのボールＢが同径で構成される従来技術に対し、本実施形態では、第一ネジ溝２１ｂ１（ラックシャフト２１）と、第二ネジ溝３３ａ１（ボールナット３３ａ）との間で動力Ｐを伝達する大径ボール３８ａの数は概ね半分となる。これにより、ラックシャフト２１と、ボールナット３３ａとの間で伝達される動力Ｐが大きくなると、従来技術に対し、大径ボール３８ａの強度に対する耐久性が低下する虞がある。

（３−３．所定径差αの設定の詳細）
そこで、本実施形態では、伝達される動力Ｐが所定値Ｐ１を超え大きくなった場合において、大径ボール３８ａの強度を確保する。このため、まず、操舵荷重変動を生じさせないステアリングホイール１１の操舵角度θにおける所定の操舵角度θ１を定める。発明者は、文献の調査、及び実験等から、高速での直進走行状態において、玉寄せによる操舵荷重変動を生じさせない所定の操舵角度θ１を、±４０ｄｅｇ以下とすれば、ドライバーの感じる違和感が抑制できると考えた。そして、操舵荷重変動を生じさせないステアリングホイール１１の所定の操舵角度θ１を、±４０ｄｅｇ以下とした（図１４参照）。

従って、操舵角度θが所定の舵角θ１（±４０ｄｅｇ）以下の場合、大径ボール３８ａのみによって、第一ネジ溝２１ｂ１（ラックシャフト２１）と、第二ネジ溝３３ａ１（ボールナット３３ａ）との間で動力Ｐを伝達する。

次に、操舵角度θが当該所定の操舵角度θ１を超えた場合に、大径ボール３８ａの強度に対する耐久性を向上させる方法について説明する。その方法とは、第一ネジ溝２１ｂ１（ラックシャフト２１）と、第二ネジ溝３３ａ１（ボールナット３３ａ）との間で伝達させる動力Ｐが所定値Ｐ１を超えた場合には、第一ネジ溝２１ｂ１と第二ネジ溝３３ａ１とを、大径ボール３８ａだけではなく、小径ボール３８ｂにも当接させるようにするというものである。

このため、操舵角度θが所定の操舵角度θ１（±４０ｄｅｇ）を超えた場合における動力Ｐの所定値Ｐ１によって、大径ボール３８ａ、第一ネジ溝２１ｂ１及び第二ネジ溝３３ａ１の少なくとも一つの部材を所定径差αだけ弾性変形させ、第一ネジ溝２１ｂ１の溝面及び第二ネジ溝３３ａ１の溝面を小径ボール３８ｂに当接させる（図１３参照）。

なお、操舵角度θが所定の操舵角度θ１（±４０ｄｅｇ）を超える以前においても、大径ボール３８ａ、第一ネジ溝２１ｂ１及び第二ネジ溝３３ａ１の少なくとも一つの部材の弾性変形は始まっている。このとき、操舵角度θが所定の操舵角度θ１（±４０ｄｅｇ）を超えた場合との違いは、第一ネジ溝２１ｂ１の溝面及び第二ネジ溝３３ａ１の溝面と小径ボール３８ｂとが当接しているか否かである。所定値Ｐ１は、グラフＧ１に基づき求める値であり、後に詳述する。

第一ネジ溝２１ｂ１の溝面及び第二ネジ溝３３ａ１の溝面が小径ボール３８ｂに当接する際、各溝面が、ステアリングホイール１１の操舵角度θが中立状態における位置を始点とし、小径ボール３８ｂに向かって変位して、それぞれ小径ボール３８ｂに当接するまでの各変位量ｔは、第一ネジ溝２１ｂ１、第二ネジ溝３３ａ１及び大径ボール３８ａの変位量の合計となる。その合計が、大径ボール３８ａの直径と小径ボール３８ｂの直径との間の所定径差αを越えると、小径ボール３８ｂも第一ネジ溝２１ｂ１及び第二ネジ溝３３ａ１に当接する。

これにより、第一ネジ溝２１ｂ１（ラックシャフト２１）と第二ネジ溝３３ａ１（ボールナット３３ａ）との間での動力Ｐの伝達に伴い生じる大径ボール３８ａへの負荷を小径ボール３８ｂにも分担させることができる。

所定径差αは、操舵角度θが所定の操舵角度θ１（±４０ｄｅｇ）を超えた場合において、第一ネジ溝２１ｂ１と第二ネジ溝３３ａ１との間で伝達される動力Ｐの所定値Ｐ１によって、小径ボール３８ｂと第一ネジ溝２１ｂ１及び第二ネジ溝３３ａ１とが当接するよう実験等に基づき設定する。大径ボール３８ａ、第一ネジ溝２１ｂ１及び第二ネジ溝３３ａ１は、上記作用を成立させることが可能な適切なヤング率を備えた鉄系材料によって形成される。

上述したように、第一ネジ溝２１ｂ１及び第二ネジ溝３３ａ１の間で伝達させる動力Ｐの所定値Ｐ１は、図１４に示すグラフＧ１に基づいて求める。なお、図１４のグラフＧ１は、通常時（路面は乾燥した舗装路であり、転舵輪２６，２６は十分な深さのタイヤ溝を有する）にステアリングホイール１１を操舵した際における、ステアリングホイール１１（ステアリングシャフト１２）の操舵角度（舵角）θと操舵荷重Ｑとの関係を示す実験に基づくグラフである。後に詳述するが、図１４におけるグラフＧ１、Ｇ２は、車速Ｖの条件が異なるグラフである。第一実施形態については、グラフＧ１、Ｇ２のみを使用して説明する。

なお、ここでいう通常時とは、例えば、本発明のボールネジ機構３３において、循環路５０を循環する複数のボール３８に、玉寄せが生じておらず、ボール３８が螺旋軌道３９内をスムーズに転動可能な時をいう。

実線で示すグラフＧ１は、転舵輪２６，２６の所定の周速度が、例えばＸｋｍ／ｈで回転する状態、即ち車両が所定の車速Ｘｋｍ／ｈで走行する状態におけるステアリングホイール１１（ステアリングシャフト１２）の操舵角度θ（ｄｅｇ）と操舵荷重Ｑとの関係である。本実施形態においては、Ｘｋｍ／ｈは、例えば高速道路上での走行速度の一例である８０ｋｍ／ｈとする。

なお、二点鎖線で示すグラフＧ２は、転舵輪２６，２６の所定の周速度が、例えば０ｋｍ／ｈの停車状態で、ステアリングホイール１１の操舵を行なう場合のステアリングホイール１１（ステアリングシャフト１２）の操舵角度θ（ｄｅｇ）と操舵荷重Ｑとの関係である。

また、図１４において、ステアリングホイール１１の操舵角度θ（ｄｅｇ）と操舵荷重Ｑとの関係は、車両の車速Ｖに応じてそれぞれ異なる。つまり、０ｋｍ／ｈと、例えば、８０ｋｍ／ｈとの間の各車速時における、ステアリングホイール１１の操舵角度θ（ｄｅｇ）と操舵荷重Ｑとの関係は、Ｇ１とＧ２との間に車速Ｖに対応する分だけ複数存在する。また、Ｇ１に対し、Ｇ２とは反対側の方向にも車速Ｖに対応する分だけ複数存在する。

また、グラフＧ１及びＧ２において、操舵角度０ｄｅｇの位置から右方向にステアリングホイール１１を操舵したときの操舵荷重Ｑは、操舵角度０ｄｅｇより右側で且つグラフＧ１の上側のラインで示されている。また、操舵角度０ｄｅｇの位置から左方向にステアリングホイール１１を操舵したときの操舵荷重Ｑは、操舵角度０ｄｅｇより左側で且つグラフＧ１の下側のラインで示されている。

つまり、図１４においては、右方向にステアリングホイール１１（ステアリングシャフト１２）を操舵したときの操舵荷重Ｑを正とし、左方向にステアリングホイール１１（ステアリングシャフト１２）を操舵したときの操舵荷重Ｑを負として表している。また、車速Ｖが大きくなるほど、操舵荷重Ｑは小さくなり、車速Ｖが小さいほど、操舵荷重Ｑは大きくなる。

次に、上記で設定した所定の操舵角度θ１（±４０ｄｅｇ）とグラフＧ１との交点から、操舵荷重Ｑ１（−Ｑ１）を求める（図１４参照）。このとき、操舵荷重Ｑ１（−Ｑ１）は、第一ネジ溝２１ｂ１と第二ネジ溝３３ａ１との間で伝達される動力Ｐの所定値Ｐ１に相当する値である。そして、前述したように、大径ボール３８ａの直径と小径ボール３８ｂの直径との間の所定径差αを、操舵荷重Ｑ１（−Ｑ１）に基づき実験等で求める。

つまり、操舵荷重Ｑ１（−Ｑ１）が、第一ネジ溝２１ｂ１と第二ネジ溝３３ａ１との間で伝達されるとした場合に、第一ネジ溝２１ｂ１及び第二ネジ溝３３ａ１が、操舵荷重Ｑ１（−Ｑ１）によって変位し、小径ボール３８ｂに当接することを可能とする径差の大きさを求め所定径差αとして設定する。

このように、所定径差αが設定された状態で、ステアリングホイール１１の操舵角度θが±４０ｄｅｇを超え、操舵荷重Ｑが操舵荷重Ｑ１（−Ｑ１）を超えると、第一ネジ溝２１ｂ１（ラックシャフト２１）と第二ネジ溝３３ａ１（ボールナット３３ａ）との間で負荷を受けた大径ボール３８ａ、第一ネジ溝２１ｂ１及び第二ネジ溝３３ａ１の少なくとも一つの部材がさらに弾性変形する。そして、第一ネジ溝２１ｂ１の溝面及び第二ネジ溝３３ａ１の溝面が、小径ボール３８ｂ方向に変位して大径ボール３８ａと小径ボール３８ｂとの間の直径の所定径差αを詰め、小径ボール３８ｂに当接して小径ボール３８ｂを挟持する（図１３参照）。

これにより、小径ボール３８ｂは、大径ボール３８ａとともに、第一ネジ溝２１ｂ１（ラックシャフト２１）と第二ネジ溝３３ａ１（ボールナット３３ａ）との間で付与される荷重を分担する。従って、ボール３８（小径ボール３８ｂ、及び大径ボール３８ａ）の強度及び摩耗に対する耐久性が向上される。このため、仮に、ステアリングホイール１１が所定の操舵角度θである±４０ｄｅｇを超えて操舵されても、ボール３８（特に大径ボール３８ａ）は良好に保護される。

なお、上記の条件を適用することにした場合、車両停止時においては、以下のような状態となる。つまり、グラフＧ２に示す車両停止時におけるステアリングホイール１１の操舵角度θと操舵荷重Ｑとの関係を見てみると、上記の条件の適用時には、操舵角度θのほぼ全領域において、小径ボール３８ｂが大径ボール３８ａとともに動力Ｐの伝達に伴い生じる荷重を受けることとなる。つまり、ボール３８に玉寄せが生じた状態で据え切りを行なう場合には、玉寄せの影響によって操舵角度θのほぼ全領域でステアリングホイール１１の操舵荷重Ｑが重くなる。しかし、ステアリングホイール１１の据え切り時にステアリングが重くなるのは当然であるとして、この点を許容すれば、本条件は成立する。

＜参考例１＞
なお、上記第一実施形態においては、車両の高速走行時におけるステアリングホイール１１の操舵角度θと操舵荷重Ｑとの関係であるグラフＧ１に基づいて、所定径差αを設定した。しかし、この態様には限らない。参考例１として、車両停止時におけるステアリングホイール１１の操舵角度θと操舵荷重Ｑとの関係であるグラフＧ２に基づいて、所定径差αを設定してもよい。

参考例１においては、車両走行中に玉寄せが生じた後、車両が停車し、停車した状態で、ステアリングホイール１１（ステアリングシャフト１２）を据え切りする場合を想定する。つまり、参考例１は、転舵輪２６，２６の回転による所定の周速度Ｘ、即ち車両の車速Ｘが、０ｋｍ／ｈである。

参考例１では、まず、上記実施形態と同様、大径ボール３８ａのみによって、第一ネジ溝２１ｂ１（ラックシャフト２１）と第二ネジ溝３３ａ１（ボールナット３３ａ）との間で動力Ｐを伝達させるステアリングホイール１１（ステアリングシャフト１２）の操舵角度θを設定する。操舵角度θは何度に設定してもよいが、一例として第一実施形態と同様、±４０ｄｅｇとして説明する。また、ステアリングホイール１１の操舵角度θが±４０ｄｅｇである時のステアリングホイール１１の操舵荷重Ｑは、図１４のグラフＧ２よりＱ２（−Ｑ２）とする。

そして、ステアリングホイール１１の操舵角度θが±４０ｄｅｇを超え、操舵荷重ＱがＱ２（−Ｑ２）を超えると、大径ボール３８ａ、第一ネジ溝２１ｂ１及び第二ネジ溝３３ａ１の少なくとも一つの部材がさらに弾性変形し、第一ネジ溝２１ｂ１及び第二ネジ溝３３ａ１の各溝面が、所定の寸法（α／２）を変位して、小径ボール３８ｂと当接し小径ボール３８ｂを挟持する。なお、大径ボール３８ａと小径ボール３８ｂとの所定径差αは、上記実施形態と同様の方法により設定される。

このような設定条件によって、車速０ｋｍ／ｈにおいても、操舵角度θが、±４０ｄｅｇ以内においては、大径ボール３８ａのみによって、第一ネジ溝２１ｂ１（ラックシャフト２１）と、第二ネジ溝３３ａ１（ボールナット３３ａ）との間で動力Ｐを伝達させることができる。

これにより、小径ボール３８ｂは、隣接する大径ボール３８ａの間で、第一ネジ溝２１ｂ１及び第二ネジ溝３３ａ１に拘束されることなく回転できる。従って、小径ボール３８ｂは、上記で説明したように、大径ボール３８ａの回転を妨げず、ステアリングホイール１１の操舵荷重Ｑが重くなることを良好に抑制する。

そして、ステアリングホイール１１の操舵角度が±４０ｄｅｇを超え、操舵荷重Ｑが操舵荷重Ｑ２（−Ｑ２）を超えると、上記で説明したとおり、大径ボール３８ａ、第一ネジ溝２１ｂ１及び第二ネジ溝３３ａ１のうちの少なくとも一つの部材がさらに弾性変形する。そして、第一ネジ溝２１ｂ１及び第二ネジ溝３３ａ１の各溝面が小径ボール３８ｂに向かって変位し大径ボール３８ａと小径ボール３８ｂとの間の所定径差αを詰めて小径ボール３８ｂに当接し小径ボール３８ｂを挟持する。

これにより、小径ボール３８ｂは、大径ボール３８ａとともに、ラックシャフト２１（第一ネジ溝２１ｂ１）とボールナット３３ａ（第二ネジ溝３３ａ１）との間で動力Ｐの伝達に伴い生じる荷重を受けるので、ボール３８（小径ボール３８ｂ、及び大径ボール３８ａ）の強度及び摩耗に対する信頼性が向上される。そして、仮に、ステアリングホイール１１が±４０ｄｅｇを超えて操舵されても、大径ボール３８ａは良好に保護される。

＜変形例２＞
また、変形例２として、例えば、図１４のグラフのＧ１を基準とし、Ｇ１における転舵輪２６，２６の周速度を設定周速度Ｖ（例えば、設定周速度（車速）Ｖ＝８０ｋｍ／ｈ）とした場合において、設定周速度Ｖよりも高い高速側周速度内に、所定の周速度Ｖ１（例えば、周速度Ｖ１＝１００ｋｍ／ｈ）によるグラフＧ３を設定し、グラフＧ３に基づき、大径ボール３８ａと小径ボール３８ｂとの間の所定径差αを設定してもよい。

なお、変形例２においても、大径ボール３８ａのみによって、第一ネジ溝２１ｂ１（ラックシャフト２１）と第二ネジ溝３３ａ１（ボールナット３３ａ）との間で動力Ｐの所定値Ｐ１を伝達させるステアリングホイール１１の所定の操舵角度θ１は、例えば±４０ｄｅｇとしてもよい。これらにより、上記実施形態と同様の効果が得られる。

ただし、変形例２の条件を適用することにした場合、グラフＧ１（例えば設定周速度Ｖ＝８０ｋｍ／ｈ）、及びＧ２（車両停止時）においては、以下のような状態となる。つまり、グラフＧ１、Ｇ２が示すステアリングホイール１１の操舵角度θと操舵荷重Ｑとの関係によれば、両者とも操舵角度θの全領域において、小径ボール３８ｂが大径ボール３８ａとともに動力Ｐを伝達するための荷重を受ける。

即ち、ボール３８に玉寄せが生じた場合には、操舵角度θの全領域において、ステアリングホイール１１の操舵荷重Ｑが重くなる。しかし、視点を変えると、小径ボール３８ｂは、大径ボール３８ａとともに、操舵角度θの全領域において、ラックシャフト２１（第一ネジ溝２１ｂ１）とボールナット３３ａ（第二ネジ溝３３ａ１）との間で荷重を受けることができる。このため、ボール３８（小径ボール３８ｂ、及び大径ボール３８ａ）の強度及び摩耗に対する信頼性が向上される。

＜参考例３＞
また、参考例３として、例えば、図１４のグラフのＧ１を基準とし、Ｇ１における転舵輪２６，２６の周速度を設定周速度Ｖ（例えば、設定周速度Ｖ＝８０ｋｍ／ｈ）とした場合において、設定周速度Ｖよりも低い低速側周速度内に、所定の周速度Ｖ２（例えば、周速度Ｖ２＝３０ｋｍ／ｈ）によるグラフＧ４を設定し、グラフＧ４に基づき、大径ボール３８ａと小径ボール３８ｂとの間の所定径差αを設定してもよい。

なお、参考例３においても、大径ボール３８ａのみによって、第一ネジ溝２１ｂ１（ラックシャフト２１）と第二ネジ溝３３ａ１（ボールナット３３ａ）との間で動力Ｐの所定値Ｐ１を伝達させるステアリングホイール１１の所定の操舵角度θ１は、例えば±４０ｄｅｇとしてもよい。これらにより、上記実施形態と同様の効果が得られる。

また、参考例３の条件を適用することにした場合、グラフＧ１においては、操舵角度θの高操舵角度領域Ｈ（図１４参照）において、小径ボール３８ｂが大径ボール３８ａとともに、第一ネジ溝２１ｂ１（ラックシャフト２１）と第二ネジ溝３３ａ１（ボールナット３３ａ）との間で荷重を受ける。このため、設定周速度ＶのグラフＧ１において、高操舵角度領域Ｈに至るまでは、大径ボール３８ａのみによって、ラックシャフト２１（第一ネジ溝２１ｂ１）とボールナット３３ａ（第二ネジ溝３３ａ１）との間の動力Ｐを伝達させたい場合には、参考例３のように、低速側周速度内におけるグラフに基づいて設定すればよい。

＜別の実施形態＞
また、上記第一実施形態では、本発明に係るボールネジ機構３３を、ラックパラレル型の電動パワーステアリング装置Ｓ１に適用した。しかし、この態様には限らない。別の実施形態として、ボールネジ機構３３は、例えば、特開２０１１−１０５０７５号公報に記載されるような、ラック軸とモータとが同軸に配置される、所謂、ラックダイレクト型の電動ステアリング装置に適用してもよい。これによっても相応の効果が期待できる。

（４．実施形態による効果）
上述の説明から明らかなように、上記実施形態によれば、電動パワーステアリング装置Ｓ１（ステアリング装置）は、ステアリングシャフト１２と、ハウジング２２に軸線方向に摺動可能に支承されており、ステアリングシャフト１２の舵角に応じラックアンドピニオン機構を介して軸線方向に往復移動し転舵輪を転舵させるラックシャフト２１（転舵軸）と、ラックシャフト２１の外周面に第一ネジ溝２１ｂ１が形成される転動体ネジ部、第一ネジ溝２１ｂ１に対応する第二ネジ溝３３ａ１が内周面に形成される転動体ナット３３ａ、第一ネジ溝２１ｂ１と第二ネジ溝３３ａ１との間に形成される螺旋軌道３９の両端に接続され螺旋軌道３９とともにひとつながりの循環路５０を形成する連結通路５１を備える連結部材３７、及び循環路５０内に整列して収容される複数のボ−ル３８（転動体）を備えるボールネジ機構３３と、ハウジング２２に固定されており、転動体ナット３３ａをラックシャフト２１の軸線周りに回転作動させるモータＭと、を備える。

複数のボ−ル３８（転動体）は、大径ボール３８ａ（大径転動体）と、大径ボール３８ａよりも径が所定径差α小さく大径ボール３８ａの間に配置される小径ボール３８ｂ（小径転動体）と、を備える。そして、第一ネジ溝２１ｂ１と第二ネジ溝３３ａ１との間で伝達する動力Ｐの大きさが所定値Ｐ１以下である場合に、螺旋軌道３９では、大径ボール３８ａのみが、第一ネジ溝２１ｂ１と第二ネジ溝３３ａ１との間の動力Ｐの伝達を行なう。また、第一ネジ溝２１ｂ１と第二ネジ溝３３ａ１との間で伝達する動力Ｐの大きさが所定値Ｐ１を超えた場合には、螺旋軌道３９では、大径ボール３８ａ及び小径ボール３８ｂの両者が、第一ネジ溝２１ｂ１と第二ネジ溝３３ａ１との間の動力Ｐの伝達を行なうように所定径差αを設定する。

このように、螺旋軌道３９内には、大径ボール３８ａよりも径が小さく、螺旋軌道３９からの拘束を受けずに回転が可能な小径ボール３８ｂ（小径転動体）が大径ボール３８ａの間に配置されている。このため、螺旋軌道３９を構成する第一ネジ溝２１ｂ１と第二ネジ溝３３ａ１との間で伝達される動力Ｐが所定値Ｐ１以下の場合には、大径ボール３８ａのみが動力の伝達を行なうので、少なくとも大径ボール３８ａと小径ボール３８ｂとが当接する当接部Ｔ２において小径ボール３８ｂは、大径ボール３８ａの回転に伴い、大径ボール３８ａの回転方向と逆の回転方向に回転できる。換言すると、大径ボール３８ａと小径ボール３８ｂとの当接部Ｔ２ではそれぞれ相対的に同方向に移動可能である。従って、大径ボール３８ａと小径ボール３８ｂとの当接部Ｔ２では両者の相対移動に伴う摩擦は生じず、ステアリングホイール１１（ステアリングシャフト１２）の操舵荷重Ｑが上昇することもない。

また、螺旋軌道３９を構成する第一ネジ溝２１ｂ１と第二ネジ溝３３ａ１との間で所定値Ｐ１を超える大きな動力伝達を行なう必要がある場合には、第一ネジ溝２１ｂ１、第二ネジ溝３３ａ１、及び第一ネジ溝２１ｂ１と第二ネジ溝３３ａ１とに当接する大径ボール３８ａ（大径転動体）のうち少なくとも一つの部材の弾性変形によって、第一ネジ溝２１ｂ１と第二ネジ溝３３ａ１との間の間隔が狭まる。これにより、螺旋軌道３９では、第一ネジ溝２１ｂ１と第二ネジ溝３３ａ１とが小径ボール３８ｂ（小径転動体）に当接し、大径ボール３８ａ及び小径ボール３８ｂの両者によって、第一ネジ溝２１ｂ１と第二ネジ溝と３３ａ１の間の動力伝達を行なうことができるので、転動体の耐久性が向上する。

また、上記実施形態によれば、大径ボール３８ａ（大径転動体）のみが動力伝達を行なうのは、転舵輪２６，２６が所定の周速度Ｘで回転する（＝車速Ｘ）状態においてステアリングシャフト１２が所定の舵角（舵角）θ以下で操舵された場合である。また、大径ボール３８ａ及び小径ボール３８ｂが動力伝達を行なうのは、転舵輪２６，２６が所定の周速度Ｘで回転する（＝車速Ｘ）状態においてステアリングシャフト１２が所定の舵角θを超えて操舵された場合である。

このように、転舵輪２６、２６が所定の周速度Ｘで回転（＝車速Ｘ）し、ステアリングシャフト１２（ステアリングホイール１１）が所定の舵角（操舵角）θ以下で操舵された場合、即ち、ステアリングシャフト１２の舵角が小さいことにより、螺旋軌道３９を構成する第一ネジ溝２１ｂ１と第二ネジ溝３３ａ１との間で伝達される動力が比較的小さく所定値Ｐ１以下の場合には、小径ボール３８ｂ（小径転動体）が回転できる状態が維持される。つまり、大径ボール３８ａ（大径転動体）のみが、第一ネジ溝２１ｂ１、及び第二ネジ溝３３ａ１と当接し、第一ネジ溝２１ｂ１と第二ネジ溝３３ａ１との間で動力伝達を行なう。

これにより、小径ボール３８ｂは、当接する大径ボール３８ａの回転を妨げることなく、第一ネジ溝２１ｂ１（ボールネジ部２１ｂ）と第二ネジ溝３３ａ１（ボールナット３３ａ）との間の相対回転をスムーズなものとすることができる。従って、玉寄せが生じ、ボール３８同士が接触しても、転動体ネジ部２１ｂとボールナット３３ａ（転動体ナット）との間の相対回転がスムーズに行える。

また、転舵輪２６，２６が上記所定の周速度Ｘで回転（＝車速Ｘ）し、ステアリングシャフト１２が所定の舵角θを超えて操舵された場合、即ち、ステアリングシャフト１２の舵角が大きいことにより、螺旋軌道３９を構成する第一ネジ溝２１ｂ１と第二ネジ溝３３ａ１との間で所定値Ｐ１以上の大きな動力伝達を行なう必要がある場合には、第一ネジ溝２１ｂ１、第二ネジ溝３３ａ１、及び第一ネジ溝２１ｂ１と第二ネジ溝３３ａ１とに当接する大径ボール３８ａ（大径転動体）のうち少なくとも一つの部材の弾性変形によって、第一ネジ溝２１ｂ１と第二ネジ溝３３ａ１との間の間隔（所定径差α）が狭まる。そして、第一ネジ溝２１ｂ１と第二ネジ溝３３ａ１とが小径ボール３８ｂ（小径転動体）に当接する。これにより、大径ボール３８ａ（大径転動体）及び小径ボール３８ｂ（小径転動体）の両者によって、第一ネジ溝２１ｂ１と第二ネジ溝３３ａ１との間の動力伝達を行なうことができ、大きな動力伝達に係る耐久性が確保できる。

また、第一実施形態によれば、ボールネジ機構３３の循環路５０の螺旋軌道３９は、一条螺旋通路ａ、ｂが軸線方向に二回（複数回）巻回して形成される多列一循環路によって形成される。このため、例えば、一列一循環路で形成される循環路よりもより多くのボール（転動体）を使用する。従って、玉寄せが生じた際に上昇する操舵荷重Ｑは、多列一循環路のほうがボールの数の分だけ大きくなる。よって、多列一循環路に本発明のボールネジ機構３３を適用すると、一列一循環路に本発明のボールネジ機構３３を適用するよりも、大きな効果が得られる。

（５．その他）
なお、上記実施形態では、大径ボール３８ａは、鉄系の材料によって形成されるものとした。しかし、この態様には限らない。大径ボール３８ａは、所定の強度、及び小径ボール３８ｂとの間の所定径差αを成立させるヤング率を備えていれば、どのような材料で形成されてもよい。また、小径ボール３８ｂは、例えば、所定の強度を備えていれば、変形しにくい、例えばセラミックス等の材料で形成されてもよい。また、小径ボール３８ｂは、樹脂等によって形成されてもよい。

また、上記実施形態では、螺旋軌道３９内において、大径ボール３８ａ、及び小径ボール３８ｂが、一個ずつ交互に整列して配置された。しかし、この態様には限らず、小径ボール３８ｂを、２個ずつ並んだ大径ボール３８ａの間に配置してもよい。また、小径ボール３８ｂを、３個〜Ｎ個ずつ並んだ大径ボール３８ａの間に配置してもよい。

これにより、ボール３８の玉寄せ発生時において、大径ボール３８ａ同士が当接する部分では、従来技術どおり、発生する摩擦によって相互の回転が妨げられステアリングホイール１１の操舵荷重Ｑが上昇してしまう虞がある。しかし、少なくとも小径ボール３８ｂは、上記実施形態と同様に、隣接する大径ボール３８ａの間で自由に回転できる。従って、小径ボール３８ｂを備える分だけ、玉寄せによるステアリングホイール１１の操舵荷重Ｑの上昇を小さくすることができる。

また、上記実施形態では、循環路５０を多列の螺旋軌道３９と一本の連結通路５１とによって形成する多列一循環路によって形成した。しかし、この態様には、限らない。他の実施形態として、特開２０１６−０２０７２５号公報に開示されるような循環路を一列の螺旋軌道と一本の連結通路とによって構成する一列一循環路によって形成してもよい。この場合は、一列一循環路を軸線方向に任意の数だけ設けてもよい。これによっても相応の効果が期待できる。

また、上記実施形態においては、所定の車速Ｖ（転舵輪の所定の周速度Ｖ）時における、ステアリングホイール１１（ステアリングシャフト１２）の所定の舵角を±４０ｄｅｇとしたが、この態様には限らない。所定の舵角は任意に設定可能である。これにより、任意に設定した所定の舵角に応じた効果が期待できる。

また、上記実施形態においては、連結部材３７の連結通路５１を、ボールナット３３ａの内部に形成した。しかし、この態様には限らず、連結通路を、ボールナット３３ａの外部にチューブ等を外付けして形成する公知のリターンチューブ方式によって構成してもよい。また、公知のこまを用いて連結通路を構成するこま方式によって構成してもよい。更には、いずれも公知のエンドキャップ方式やガイドプレート方式等によって連結通路を構成してもよい。いずれによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。

１０・・・操舵機構、 １１・・・ステアリングホイール、 １２・・・ステアリングシャフト、 １５ｂ・・・出力シャフト、 ２０・・・転舵機構、 ２１・・・転舵軸（ラックシャフト）、 ２１ｂ・・・転動体ネジ部（ボールネジ部）、 ２１ｂ１・・・第一ネジ溝、 ２６・・・転舵輪、 ３０・・・操舵補助機構、 ３３・・・ボールネジ機構、 ３３ａ・・・転動体ナット（ボールナット）、 ３３ａ１・・・第二ネジ溝、 ３３ｂ・・・デフレクタ、 ３３ｂ１・・・貫通孔、 ３４・・・従動プーリ、 ３５・・・ベルト伝達機構、 ３７・・・連結部材、 ３８・・・転動体（ボール）、 ３８ａ・・・大径転動体（大径ボール）、 ３８ｂ・・・小径転動体（小径ボール）、 ３９・・・螺旋軌道、 ５０・・・循環路、 ５１・・・連結通路、 ａ，ｂ，ａ´，ｂ´・・・一条螺旋通路、 Ｍ・・・モータ、 Ｑ，Ｑ１，Ｑ２，−Ｑ１，−Ｑ２・・・操舵荷重、 Ｓ１・・・電動パワーステアリング装置（ステアリング装置）、 Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３・・・当接部、 α・・・所定径差、 θ・・・舵角（操舵角度）。

Claims (2)

1. ステアリングシャフトと、
   ハウジングに軸線方向に摺動可能に支承されており、前記ステアリングシャフトの舵角に応じラックアンドピニオン機構を介して前記軸線方向に往復移動し転舵輪を転舵させる転舵軸と、
   前記転舵軸の外周面に第一ネジ溝が形成される転動体ネジ部、前記第一ネジ溝に対応する第二ネジ溝が内周面に形成される転動体ナット、前記第一ネジ溝と前記第二ネジ溝との間に形成される螺旋軌道の両端に接続され前記螺旋軌道とともにひとつながりの循環路を形成する連結通路を備える連結部材、及び前記循環路内に整列して収容される複数の転動体を備えるボールネジ機構と、
   前記ハウジングに固定されており、前記転動体ナットを前記転舵軸の前記軸線周りに回転作動させるモータと、
   を備えるステアリング装置であって、
   前記複数の転動体は、大径転動体と、前記大径転動体よりも径が所定径差小さく前記大径転動体の間に配置される小径転動体と、を備え、
   前記所定径差は、
   前記第一ネジ溝と前記第二ネジ溝との間で伝達する動力の大きさが所定値以下である場合に、前記螺旋軌道では前記大径転動体のみが前記第一ネジ溝と前記第二ネジ溝との間の前記動力の伝達を行なうように、且つ前記第一ネジ溝と前記第二ネジ溝との間で伝達する前記動力の大きさが前記所定値を超えた場合には、前記螺旋軌道では、前記大径転動体及び前記小径転動体の両者が、前記第一ネジ溝と前記第二ネジ溝との間の前記動力の伝達を行なうように設定され、
   前記大径転動体のみが動力伝達を行なうのは、前記転舵輪が所定の周速度で回転する状態において前記ステアリングシャフトが車両の直進状態に対応する舵角０ｄｅｇを中心に所定の舵角以下で操舵された場合であり、
   前記大径転動体及び前記小径転動体が動力伝達を行なうのは、前記転舵輪が前記所定の周速度で回転する状態において前記ステアリングシャフトが前記所定の舵角を超えて操舵された場合であって、
   前記所定の舵角は、±４０ｄｅｇであり、
   前記転舵輪の前記回転による前記所定の周速度は、車両の車速８０ｋｍ／ｈに対応した周速度、又は前記車両の車速８０ｋｍ／ｈを超える所定の車速に対応した周速度である、ステアリング装置。
2. 前記ボールネジ機構において、
   前記循環路の前記螺旋軌道は、一条螺旋通路が前記軸線周りに複数回巻回して形成される、請求項１に記載のステアリング装置。

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